Bài 2: Tính toán dầm liên tục 2 nhịp

2.1.1.Yêu cầu bài toán

f’c= 4 ksi fy = 60 ksi

Hãy xác đinh lượng thép chịu lực và thép đai theo tiêu chuẩn ACI 318-95

2.1.2.Hướng dẫn:

1. Chọn File menu → New Model, hộp thoại New Model xuất hiện. 2. Chọn đơn vị là kip, ft, F

3. Chọn Beam, hiện ra hộp thoại Beam. Sau đó chọn tất cả các giá trị mặc định. Nhấn OK.

4. Chọn “X” ở góc trái cửa sổ 3-D đểđóng lại.

5. Chọn Define → Materials, họpp thoại Define Materials hiện ra. In that form: • Chọn CONC trong Materials, và chọn Modify/Show Materialđể hiện ra

hộp thoại Material Property Data form. • Nhập 0.15 vào ô Weight per Unit Volume.

• Nhấn OK trong cửa sổ Material Property Data and Define Materials forms to close all forms.

6. Thay đổi đơn vịđể nhập đơn vịđược dễ dàng. Thay đổi sang Kip, in, F

.

7. Chọn Define menu → Materials, hộp thoại Define Materials xuất hiện. 8. Chọn CONC trong Materials, sau đó chọn Modify/Show Material để xuất

hiện Material Property Data. Sau đó:

ƒ Nhập 3600 vào ô Modulus of Elasticity. ƒ Nhập 0.2 vào ô Poisson’s Ratio.

ƒ Nhập 4 vào ô Specified Conc Comp Strength, f′c. ƒ Nhập 60 vào ô Bending Reinf. Yield Stress, fy. ƒ Nhập 60 vào ô Shear Reinf. Yield Stress, fys. ƒ Chấp nhận các giá trị mặc định khác

ƒ Nhấn OK trong ô Material Property Data và Define Materialsđể

thoát ra ngoài.

9. Chọn Define menu → Frame Sections, hộp thoại Frame Properties xuất hiện. Sau đó:

ƒ Trong ô sổ Add I/Wide Flange, chọn Add Rectangular.

ƒ Chọn nút Add New Property , hộp thoại Rectangular Section xuất hiện. Sau đó:

o Nhập CONBEAM vào ô Section Nam. o Chọn CONC trong ô sổ Material. o Nhập 30 vào ô Depth (t3).

o Nhập 18 vào ô Width (t2).

o Chọn Concrete Reinforcement, hộp thoại Reinforcement Data xuất hiện. Thực hiện:

• Trong ô Design Type, chọn Beam.

• Trong ô Concrete Cover To Rebar Center, nhập 3.5 vào ô Top edit.

• Trong ô Concrete Cover To Rebar Center, nhập 2.5 vào ô Bottom.

• Bấm nút OK trong cửa sổ Reinforcement Data,

Rectangular Section, và Frame Propertiesđể thoát ra ngoài.

10. Chọn nút Select All.

11. Chọn Assign menu → Frame/Cable/Tendon → Frame Sections , hộp thoại Frame Properties xuất hiện. Bấm CONBEAM trong ô Properties. Nhấn OK.

12. Thay đổi đơn vịđể nhập đơn vịđược dễ dàng. Thay đổi sang Kip, ft, F

13. Chọn Define menu → Load Cases, hộp thoại Define Loads xuất hiện. Thực hiện các lện sau:

ƒ Nhập LIVE vào ô Load Name. ƒ Chọn LIVE trong ô sổType.

ƒ Nhập 0 vào ô Self Weight Multiplier. ƒ Chọn nút Add New Load.

ƒ Nhấn OK.

14. Chọn 2 thanh trên màn hình.

15. Chọn Assign menu → Frame/Cable/Tendon Loads → Distributed , hộp thoại Frame Distributed Loads xuất hiện. Thực hiện các bước sau:

ƒ Xác định loại tải trong trong Load Case Name là DEAD.

ƒ Trong ô Load Typevà Direction, chú ý rằng mục Forcesđược chọn (do ta khai báo lực) và mục Gravityđược chọn (hướng tải trọng là hướng của gia tốc trọng trường) .

ƒ Trong phần Uniform Load, nhập 2.2 vào ô Load. ƒ Nhấn OK để thoát.

16. Tiếp tục chon 2 thanh dầm.

17. Chọn Assign menu → Frame/Cable/Tendon Loads → Distributed, hộp thoại Frame Distributed Loads xuất hiện. Thực hiện các bước sau:

ƒ Chọn LIVE từ ô sổLoad Case Name.

ƒ Trong phần Uniform Load, nhập 1.6 vào ô Load. ƒ Nhấn OK để kết thúc.

18. Chọn Analyze menu → Set Analysis Options, xuất hiện Analysis Options. Thực hiện các bước sau:

ƒ Chọn nút Plane Frame XZ Plane để thiết lập các bâc tự do trong hệ

phẳng

ƒ Nhấn OK để thoát

19. Chọn Options menu → Preferences → Concrete Frame Design , hộp thoại Concrete Frame Design Preferences xuất hiện. Thực hiện các bước sau:

ƒ Chọn ACI 318-99 trong ô sổDesign Code.

ƒ Chọn hê số Strength Reduction (Phi) Factors lần lượt là 0.9, 0.7, 0.75 và 0.85 cho Bending Tension, Compression Tied, Compression Spiral và Shear.

ƒ Nhấn OK để thoát.

20. Chọn nút Run Analysis , hộp thoại Set Analysis Cases to Run xuất hiện. Thực hiện các bước sau:

ƒ Chọn MODAL ở danh sách Case Name và bấm nút Run/Do Not

Run Case.

ƒ Chọn trường hợp tải DEAD và đổi thành Run trong list Action. ƒ Chọn trường hợp tải LIVE và đổi thành Run trong list Action. ƒ Chọn Run Now để tiến hành phân tích.

21. Khi quá trình phân tích kết thúc, kiểm tra lại cửa sổ SAP Analysis Monitor (có thể có thông báo lỗi) và nhấn OK đểđóng lại.

22. Chọn Design menu → Concrete Frame Design → Select Design Combos

đẻ hiện lên hộp thoại Design Load Combinations Selection form. Thực hiện các bước sau:

ƒ Xác định lại tổ hợp mặc định của việc thiết kế là DCON1 và DCON2, có trong Design Combos.

ƒ Chọn DCON1 nhấn nút Show để hiện ra hộp Response Combination Data Thực hiện các bước sau:

o Chú ý rằng trong Define Combination, DCON1 được định nghĩa là 1.4DEAD.

o Nhấn Cancel để trở lại hộp thoại Design Load Combinations Selection .

o Chọn DCON2 nhấn nút Show để hiện ra hộp Response Combination Data Thực hiện các bước sau:

• Chú ý rằng trong Define Combination, DCON2 được

định nghĩa là 1.4DEAD + 1.7LIVE. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com

• Nhấn Cancel để trở lại hộp thoại Design Load Combinations Selection vad nhấn OK trên hộp thoại

Design Load Combinations Selectionđểđóng lại. 24. Nhấn Design menu → Concrete Frame Design → Start Design/Check of

Structure để thiết hành thiết kế.

25. Khi việc thiết kế hoàn tất, diện tích cốt thép dọc được thể hiện trên màn hình.

Đơn vị là kips và feet.

26. Có thểđổi đơn vị ở hộp thoại xổở góc màn hình.

27. Chọn Design menu → Concrete Frame Design → Display Design Info để

hiện ra hộp thoại Display Concrete Design Results form. Thực hiện các bước sau:

ƒ Xác định rằng chức năng Design Outputđược chọn. ƒ Chọn Shear Reinforcing từ hộp thoại xổ Design Output.

ƒ Nhấn OK. Lượng cốt thép chịu cắt được thể hiện trên màn hình.

Note: Chú ý rằng giúa trị này chính là giá trị của cốt thép chịu cắt được tính trên một đơn vị dài của cấu kiện. (Ví dụ: in2/in).

28. Chuột phải vào bên trái dầm đẻ xuất hiện hộp thoại Concrete Beam Design Information. Thực hiện các bước sau:

ƒ Chú ý rằng lượng cốt thép dọc trên, dọc dưới và cốt thép chịu kéo

được tính toán cho từng mặt cắt đầu ra của dầm.

ƒ Chọn nút Flex. Details để thể hiện flexural design details cho tổ hợp tải trọng thiết kế và vị trí mặt cắt đầu ra. Hộp thoại Concrete Design Information ACI 318-99 xuất hiện.

ƒ Khi xem xong các chi tiết thiết kế, nhấn “X” ở góc trên bên phải để đóng hộp thoại Concrete Design Information ACI 318-99.

ƒ Nhấn OK đểđóng Concrete Beam Design Information.

Cho kết cấu như hình bên • Thép có: ƒ E= 29000ksi ƒ Hệ số possion 0,3 • Hãy xác định: ƒ Các phản lực tại gối ƒ Các chuyển vị theo phương X tại A và B Hướng dẫn:

1. Nhấn vào File menu > New Model để hiển thị hộp thoại New Model. 2. Nhấn drop-down box để chuyển hệđơn vị sang dạng

3. Kích chọn Beam để hiển thị hộp thoại Beam. Trong hộp thoại này:

ƒ Gõ 2 in the Number of Spans. ƒ Gõ 10 in the Span Length. ƒ Không chọn Restraints. ƒ Nhấn vào OK .

4. Đóng cửa sổ hiển thị 3-D view.

5. Nhấn vào Set Display Options (hoặc View menu > Set Display

Options ) để hiển thị hộp thoại Display Options for Active Window. Trong hộp thoại này:

ƒ Chọn Labels box in the Frames/Cables/Tendons. ƒ Nhấn vào OK .

6. Nhấn drop-down box để chuyển hệđơn vị sang hệ .

7. Nhấn vào Define menu > Materials để hiển thị hộp thoại Define Materials. 8. Nhấn vào STEEL in the Materials để tô sáng (chọn), và sau đó nhấn vào

Modify/Show Material để hiển thị hộp thoại Material Property Data. Trong hộp thoại này:

ƒ Gõ 29000 vào ô Modulus of Elasticity edit box. ƒ Gõ 0.3 vào ô Poisson’s Ratio.

ƒ Chấp nhận các giá trị mặc định khác.

ƒ Nhấn vào OK on the Material Property Data và Define Materialss

để thoát.

9. Nhấn drop-down box để chuyển hệđơn vị sang hệ . 10. Chọn phần tử thanh 1 và 2.

11. Nhấn vào Assign menu > Frame/Cable/Tendon > Frame Sections để hiển thị hộp thoại Frame Properties.

12. Chọn W24X68 in the Frame Sections và nhấn vào OK .

13. Nhấn vào Show Undeformed Shape để hiển thị kết cấu ở hình dạng ban đầu.

14. Chọn phần tử thanh 2 bằng cách nhấn chuột vào thanh

15. Nhấn vào Edit menu > Replicate để hiển thị hộp thoại Replicate. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn vào Radial Tab.

ƒ Chọn Parallel toY option in the Rotate About Line.

ƒ Gõ that 0 vào các ô X và Zes in the Intersection of Line with XZ Plane. Chú ý rằng nó sẽ qoay qoanh trục Y.

ƒ Gõ 1 vào ô Number trong vùng Increment Data. ƒ Gõ 45 vào ô Angle trong vùng Increment Data. ƒ Nhấn vào OK .

16. Chọn phần tử thanh 2 bằng cách nhấn chuột vào thanh.

17. Nhấn vào Edit menu > Replicate để hiển thị hộp thoại Replicate. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn vào Radial tab.

ƒ Gõ 90 vào ô Angle trong vùng Increment Data. ƒ Nhấn vào OK .

18. Chọn phần tử thanh 2 bằng cách nhấn chuột vào thanh.

19. Nhấn vào Edit menu > Replicate để hiển thị hộp thoại Replicate. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn vào Radial tab.

ƒ Gõ 270 vào ô Angle trong vùng Increment Data area. ƒ Nhấn vào OK .

20. Chọn phần tử thanh 2 bằng cách nhấn chuột vào thanh.

21. Nhấn vào Edit menu > Replicate để hiển thị hộp thoại Replicate. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn vào Radial tab.

ƒ Gõ 330 vào ô Angle trong vùng Increment Data. ƒ Nhấn vào OK .

22. Chọn phần tử thanh 2 bằng cách nhấn chuột vào thanh. 23. Nhấn phím Delete để xoá phần tử này.

24. Nhấn vào Restore Full View để xem toàn bộ kết cấu.

25. Nhấn vào Set Display Options (hoặc View menu > Set Display

Options ) để hiển thị hộp thoại Display Options for Active Window. Trong hộp thoại này:

ƒ Chọn Labels box in the Joints.

ƒ Không chọn Labels box trong vùng Frames/Cables/Tendons. ƒ Nhấn vào OK .

26. Chọn nút 4.

27. Nhấn vào Assign menu > Joint > Local Axes để hiển thị hộp thoại Joint Local Axis. Trong hộp thoại này:

ƒ Gõ -45 vào ô Rotation about Y'. ƒ Nhấn OK .

28. Chọn nút 7.

29. Nhấn vào Assign menu > Joint > Local Axes để hiển thị hộp thoại Joint Local Axis. Trong hộp thoại này:

ƒ Gõ -120 vào ô Rotation about Y'. ƒ Nhấn OK .

30. Chọn nút 1.

31. Nhấn vào Assign menu > Joint > Restraints để hiển thị hộp thoại Joint Restraints. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn chọn hoặc chọn cả 6 Check box trong vùng Restraints in Local Directions.

ƒ Nhấn vào OK . 32. Chọn nút 4 và 5.

33. Nhấn vào Assign menu > Joint > Restraints để hiển thị hộp thoại Joint Restraints. Trong hộp thoại này:

ƒ Nhấn chọn hoặc trong vùng Restraints in Local Directions, không chọn 3 check box Rotation chỉ giữ lại 3 Translation box. ƒ Nhấn vào OK.

34. Chọn nút 7.

35. Nhấn vào Assign menu > Joint > Restraints để hiển thị hộp thoại Joint Restraints. Trong hộp thoại này:

ƒ Trong vùng Restraints in Local Directions, không chọn Translation 1 và giữ nguyên Translation 2 và Translation 3.

ƒ Nhấn vào OK . 36. Chọn nút 6.

37. Nhấn vào Assign menu > Joint Loads > Forces để hiển thị hộp thoại Joint Forces. Trong hộp thoại này:

ƒ Gõ 100 vào ô Force Global X trong vùng Loads. ƒ Nhấn vào OK .

38. Nhấn vào Show Undeformed Shape để hiển thị kết cấu ở hình dạng ban đầu.

39. Nhấn vào Set Display Options (hoặc View menu > Set Display

Options ) để hiển thị hộp thoại Display Options for Active Window. Trong hộp thoại này:

ƒ Không chọn Labels box trong vùng Joints. ƒ Nhấn vào OK .

40. Nhấn vào Analyze menu > Set Analysis Options để hiển thị hộp thoại

Analysis Options.

ƒ Trong hộp thoại này nhấn vào Plane Frame XZ Plane để

chọn số bậc tự do khi phân tích kết cấu. ƒ Nhấn vào OK .

41. Nhấn vào Run Analysis để hiển thị hộp thoại Set Analysis Cases to Run. Trong hộp thoại này:

ƒ Chọn MODAL in the Case Name list và nhấn vào Run/Do Not Run

Case .

ƒ Chọn trường hợp tải để phân tích là DEAD trong Action list. ƒ Nhấn vào Run Now để tiến hành phân tích..

42. Khi phân tích xong, nhấn OK để kết thúc.

43. Right Click vào nút A và B để xem chuyển vị nút.

44. Nhấn vào Display menu > Show Forces/Stresses > Joints để hiển thị hộp thoại Joint Reaction Forces. Trong hộp thoại này:

ƒ Kiểm tra Reactions đã được chọn trong vùng Type. ƒ Nhấn vào OK .

45. Phản lực được thể hiện trên màn hình. Nếu cỡ chữ quá nhỏ, có thể sử dụng chức năng Zoom hoặc thay đổi cỡ chữ hiển thị.

Chú ý: Để thay đổi cỡ chữ, nhấn vào Options menu > Preferences >

Dimensions/Tolerances . In the Minimum Graphic Font Size, thay đổi cỡ chữ, ví dụ, thay 5 bằng 6. Nhấn vào OK .